无线测试:太多协议

随着越来越多的市场开始增加无线通信，以及标准组织推动提高现有协议的速度、性能和安全性，测试无线通信变得越来越困难。

已经有一个很长的协议列表，并且随着新的通信技术的加入，它还在进一步增长。随着5G、新的802.11ax标准和其他短程通信更新的加入，仅仅是跟踪所有标准都是一件苦差事。但对于测试和测量公司来说，这些公司已经提供了全面的仪器和软件组合，用于测试自动驾驶汽车、蜂窝通信、物联网和其他应用领域的协议，这也给他们带来了限制重点的压力。

本公司,天文测试系统Keysight Technologies、LitePoint (Teradyne旗下公司)、国家仪器在不断扩大的无线测试市场中，美国罗德与施瓦茨公司(Rohde & Schwarz)和泰克公司(Tektronix)都在争抢着分一杯羹。

NI上个月推出了支持IEEE 802.11ax标准草案1.1的WLAN测试工具包17.0，该标准承诺提供更强的Wi-Fi信号，特别是为机场等拥挤公共环境中的用户提供服务。据该公司称，WLAN测试工具包17.0与NI的第二代矢量信号收发器配对，用于802.11ax波形生成和分析，用于射频前端组件、无线模块和用户设备的表征、验证和生产测试。

NI射频营销副总裁Charles Schroeder表示:“随着802.11ax的标准化和发展，工程师们需要以软件为中心的测试方法，能够跟上最新的标准功能，并具有挑战性的新测试用例，利用NI的模块化平台和第二代VST可以帮助用户降低测试成本，缩短上市时间。”

国家仪器公司开发了一种指南到802.11ax技术。

802.11无线标准的演变。来源:倪

NI无线解决方案高级产品营销经理Alejandro Buritica表示:“我们在两种不同类型的协议上投入了大量的工作、努力和工程精力。“第一个当然是蜂窝网络，以及推动3GPP标准的新版本，等等。第二个是在连接方面，采用802.11标准的802.11ax新版本。不同的芯片组供应商和公司正在进行大量工作，试图为802.11ax的新测试挑战做好准备。”

新协议带来了一系列新的挑战。Buritica说:“用同样类型的仪器来测试你的11ax设备将不仅仅是一个固件问题，因为现在11ax正在采用新技术。”“它开始看起来更像lte类型的协议，能够在相同的带宽下容纳更多的用户。在测试11ax设备方面，所有这些新的多用户技术都在挑战测试设备的极限。”

他指出，蓝牙技术正在经历一些变化。“当然，我们推出经典蓝牙已经有一段时间了，我们有很多关于经典蓝牙的简介。此外，蓝牙低能耗正变得越来越受欢迎。标准的新版本蓝牙5，包括低能耗蓝牙和蓝牙扩展数据包，在保持低功耗的同时，每次传输能够发送更多的数据。蓝牙设备的电池寿命要长得多，超过两三年。因此，他们正试图在低能耗方面做大量工作，特别是在信标等设备上，并试图利用位置优势，提供新的服务。”

细分市场
然后是低功耗物联网协议，如IEEE 802.15.4物理层，为ZigBee、LoWPAN等提供支持。

除了5G之外，蜂窝网络连接正在向4.5G LTE推进。Buritica表示:“业界和学术界认为5G标准将沿着三个方向发展。他指出，目前正在努力将数据传输速度提高到每秒1千兆比特或更快。他们正在研究超可靠、低延迟的连接，这将被纳入V2X技术。此外，针对物联网和其他应用，还有增强的机器对机器通信，为智能计量和其他应用提供“突发信号”。

NI一直与商业和学术合作伙伴合作开发用于波束转向和波束形成的大规模多输入多输出(MIMO)技术。该公司正在使用软件定义无线电和毫米波技术以获得更大的带宽。与此同时，对于5G，该公司考虑到未来几年国际标准的灵活性。Buritica指出:“我们在软件平台上做了很多工作，而不仅仅是固件。对于先进的汽车电子设备，NI正在测试雷达传感器，并在仪器上进行实时处理。“我们可以在我们的平台上测试摄像头和其他东西，”他说。

NI并不是唯一一家为个别市场开发测试解决方案的公司。Astronics Test Systems正在对射频设备进行系统级测试和大规模并行测试。

Astronics公司高级产品营销经理戴维·冯德兰(David Vondran)说:“我们可能有兴趣仔细研究的很多东西，都是趋向于大批量生产的东西。”“现在很多讨论都停留在想法层面。这不仅仅是创造创新的硅。还有一个问题是，‘我要如何创造一个通向商业成功的供应链故事?很多时候，商业上的成功在很大程度上不仅受到产品性能的竞争定位的影响，还受到价格的影响。这就是测试成本变得非常重要的地方。不管它是5G设备、物联网设备，还是只是手机中的无线链路。”

Vondran认为RF在未来的设备中会变得更加普遍。他预测:“射频链路将更像一种商品。”目前，软件定义技术正在站稳脚跟。对于6千兆赫的带宽，“你使用的硬件是什么很重要，”他补充道。“5G组件、汽车雷达和60 GHz频段还不是大批量生产。”

不过，“射频技术仍在飞速发展，”Vondran说。“摩尔定律将使更大的管道成为可能，尤其是在移动设备上。你还没有看到很多带有蜂窝连接的可穿戴设备。但是测试和测量行业的变化通常是缓慢的。我们是必要之恶。”

泰克是这个领域的另一个参与者。该公司是Fortive的子公司，Fortive是Danaher Corp.的子公司，后者于2007年以28.5亿美元收购了Tek。Danaher还在2010年收购了Keithley Instruments，将其许多业务和产品与泰克合并。

Tek射频测试部门的产品营销经理Dorine Gurney说，她的公司在无线通信芯片上测试物理层。Tek通过其产品解决蓝牙、P25(数字无线电通信)和Wi-Fi测试，以及物联网和其他应用的无线和射频测试。

图2:Tek的无线测试仪。

格尼说:“我们还提供不同的服务。“这是一个通用产品，所以你可以做各种频谱分析。在此之后，如果需要，您还可以解调信号，并查看信号的信号质量，其中包括许多不同的调制类型。”

泰克提供两种包——通用包，或用于特定标准测量的更垂直的包，如蓝牙或P25紧急通信。

格尼表示，随着协议的激增，Tek必须根据具体情况来决定哪些协议将是最好的投资。“我们和其他人一样，”她说。“我们的资源有限。我们希望选择对我们来说回报最大的最佳开发项目。”

她指出，这解释了Tek尚未投资5G无线通信测试的原因。“实际的标准仍在形成过程中，”她说。“我们知道5G中有一些领域是我们想要用我们的产品来解决的，特别是在美国的某个时候需要共享一些频谱。这是我们正在与政府合作的领域，帮助他们尝试找出我们可以监控网络的方法，并确保当事情发生时，不会发生冲突。”

Tek还没有决定物联网对该公司来说是否是正确的投资。格尼说:“我们还处在边缘。”她补充说，该市场“分散”且缺乏标准，因此很难向该领域投入资源。

她指出，该公司正在与奥迪(Audi)合作开发自动驾驶汽车技术，解决汽车电子领域的“协议延迟”问题。格尼说，它还支持蓝牙和Wi-Fi的“新风格”，特别是蓝牙5标准和IEEE 802.11ax。Tek还对LoRa、Sigfox和LoWPAN感兴趣。

格尼指出:“所有产品都必须经过监管测试。

结论
如今，无线通信领域发生了很多事情——也许太多了。在很多方面，无线市场看起来就像协议和标准的狂野西部。新的市场、新的需求以及更高效、更低功耗地利用带宽的压力，都在推动新的通信协议和方法的发展。

现在的问题是，哪些公司将涉足哪些领域，以及它们将多快从这些选择中获得回报。仅仅对其中一些协议进行投资并不能保证健康的投资回报率，因为整个领域都在不断变化，而且在可预见的未来可能会继续如此。

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